电气工程及其自动化毕业设计(论文）-35kv降压变电站初步设计

毕业设计（论文）设计论文题目35KV降压变电站初步设计2009年6月15日目录摘要IABSTRACTII第1章变电站总体概述1引言111设计依据112建站必要性113建站规模214站址概况215负荷资料216负荷的重要性317所址条件318负荷计算的目的419负荷分析计算419135KV侧负荷计算419210KV侧负荷计算5193待设计变电站总容量5第2章主变压器的确定621绕组数量的确定622主变压器台数的确定623变压器容量和型号确定724绕组连接方式的确定8第3章主接线的选择931对电气主接线的基本要求93235KV侧主接线方式的选择113310KV侧接线方式选择11第4章短路电流计算1241短路计算的目的1242短路的种类1243三相电力系统中短路的类型1244短路的危险性1345短路计算13451短路电流计算的方法14452短路电流的计算条件14453短路电流的计算方式14454各元件标幺值计算14第5章电气设备选择1951电气设备选择的原则19511选择导体和电器的一般原则19512选择导体和电气设备的技术条件19513电气设备的型式选择2052高压开关柜的选择21521开关柜的配置与选择2252235KV侧开关柜的选择2252310KV侧开关柜的选择2253高压断路器的选择23531高压断路器的配置与选择2353235KV侧断路器的选择2453310KV侧断路器的选择2554隔离开关的选择26541隔离开关的配置与选择2654235KV侧隔离开关的选择2754310KV侧隔离开关的选择2755互感器的选择28551电压互感器的选择28552电流互感器的选择29第6章配电装置及总平面布置设计3161配电装置设计原则31611设计原则和要求31612安全净距（相间相对地）31613型式选择31614各种配电装置的特点33615各电压级配电装置的确定3362总平面设计33621变配电所的总平面布置的要求33622变配电所总体布置的方案34623变配电所的结构35624配电装置方位选择35625变电所35KV主接线图35第7章防雷设计3771雷害的来源3772直击雷保护37721保护对象37722保护措施38723避雷针保护应注意的问题4073雷电侵入波保护39结论42参考文献43致谢4435KV降压变电站初步设计摘要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计建设一座35KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验并对二次改造部分进行概预算编制。关键词负荷分析，短路电流计算，保护整定，主变压器THEPRELIMINARYDESIGNOFSTEPDOWNSUBSTATION35KVABSTRACTTHEKNOWWHYTHELEARNS,REALCIRCUMSTANCESOFTHISENGINEERINGOFCOMBINATIONAREUSED,THEANALYSISCONSCIENTIOUSLYCAREFULBYWAYOFTOTHEPRIMARYSOURCES,ASWELLASSHORTCIRCUITCALCULATIONTODECIDESONTHESCHEMETHESELECTIONOFTHEELECTRICOWNERGRASPINGTHETRANSFORMERSUBSTATIONWIRINGSCHEME,THEMOULDSELECTINGOFMAJORELECTRICINSTALLATION,THESELECTIONOFMAINTRANSFORMERPLATFORMNUMBER,CAPACITYANDMODEL,ASWELLASTHEVARIOUSPROTECTIONSARESURELYCALMLYDEFINEFINALLYTHIS35KVTRANSFORMERSUBSTATIONELECTRICOWNERSWIRINGDIAGRAM,ANDACCOMPLISHESTHEPRELIMINARYDESIGNTOTHE110KVTRANSFORMERSUBSTATIONDESIGNINGBYWAYOFTHIS,IHAVEHADAMOREOVERALLUNDERSTANDINGTOTHEDESIGNOFTRANSFORMERSUBSTATION,ANDMAKESMELEARN,NOTONLYTHERELIABILITYWILLFULLYBETHOUGHTOVERINTHEENGINEERINGDESIGNATIONANDTHEFLEXIBILITY,ANDSTILLMOREWILLGIVECONSIDERATIONTOMANYTHINGSECONOMY,LONGRANGENATUREANDTECHNICALKEYWORDSLOADANALYSIS，SHORTCIRCUITCALCULATION，PROTECTIVESETTING，MAINTRANSFORMER第1章变电站总体概述引言设计是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后工作奠定基础。电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位。建国以来，我国的电力工业发展迅速。到目前，我国的总装机容量和发电量均居世界第四位。但是我国目前的电力还不能满足国民经济发展的需要，必须加快发展。电力系统设计技术规程第102条规定系统设计应在国家计划经济指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究并提出系统的具体发展方案；应合理利用能源，节约能源；合理布局电源网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统继电保护设计、系统安全自动装置设计及下一级电压的系统设计等创造条件；设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能满足国民经济各部门于人民生活不断增长的需要11设计依据根据号文件关于高林县变电站设计任务书的批复初步设计该地区变电站。12建站必要性高林县35KV变电站为中间变电站，在系统中主要起中间环节作用，全站停电将造成XX地区电网解列，除供给本地区工业及生活用电外，还向周围乡镇工业企业及农业供电。XX地区境内矿产资源丰富，工农业发展前景良好，工农业负荷增长较快，为满足该县经济发展要求，满足工农业生产及人民生活用电要求决定新建本变电站。13建站规模高林县变电站有二个电压等级，电压等级为35/10KV,属于地区一般变电所。线路回路数135KV出线共四回，其中两回送电容量为8MVA，另外两回回出线，送电容量为6MVA。210KV出线共十回，其中六回架空出线，每回输电容量为2MVA，其余四回线路，每回输电容量为18MVA。3近期最大负荷2517MW；4远期最大负荷4045MW。7保证供电需要，要求35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。6电所10KV侧无电源，考虑以后装设两组电容器，提高功率因数，故要求预留两个间隔。710KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为类负荷，其余为类负荷，4000H。MAXT14站址概况当地海拔高度2074M，年雷电日369个，空气质量优良，无污染，年平均最高气温299，土壤电阻率500M。高林县35KV降压变电站为位于XX地区边缘的新建变电站，除10KV电压供给该市工农业生产及人民生活用电外，还以35KV电压向郊区工矿企业及农业供电。由系统S1、系统S2向XX市供电，XX地区变电站的建立可使系统S1和系统S2衔接起来，构成地区间的环网供电，不仅提高了系统运行的稳定性，而且保证了供电可靠性。S1的容量为260MVA，S2容量为1200MVA。，该变电站以向地区供电为主,若全站停电将造成该区供电中断。15负荷资料XX地区35KV变电站位于市区边缘，临界公路，交通方便，有2条35KV线路同系统联系，处于主要用电负荷中心，主要负荷电压等级为10KV。根据毕业设计任务书给定的负荷资料35KV侧甲乡镇一级负荷占20，二级负荷占30；乙乡镇一级负荷占20，二级负荷占30；煤矿一的一级负荷占40，二级负荷占30；煤矿二的一级负荷占40，二级负荷占30；且有二回备用线路。10KV侧负荷较多，且一、二级负荷所占比重较大，对供电可靠性要求较高。其中市区一级负荷占20，二级负荷占40；水泥厂一的一级负荷占40，二级负荷占20；水泥厂二的一级负荷占40，二级负荷占20；洗车厂一级负荷占20，二级负荷占30；焦煤厂一的一级负荷占20，二级负荷占30；焦煤厂二的一级负荷占20，二级负荷占30；木材厂一级负荷占30，二级负荷占30；机械厂一级负荷占30，二级负荷占30；白象方便面厂一级负荷占30，二级负荷占30；还有两回备用线路。由负荷资料知35KV负荷不大，近期有2回出线、远景2回出线，均为一般负荷；10KV近期有4回出线、远景6回出线，电能需求量大，为重要负荷，对可靠性要求应当很高。16负荷的重要性1一类负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级负荷不间断供电；2二类负荷一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；3三类负荷对三级负荷一般只需要一个电源供电。17所址条件依据降压变电所设计规范技术规范、规程为标准。参考电力工程设计手册、电气二次接线识图、电力系统分析、高电压技术、中低压配电实用技术、配网设备的特性与选型、中华人民共和国国家标准35110KV变电所设计规范第201条，变电站所址的选择，根据下列要求综合考虑确定1节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。2靠近负荷中心。3与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引出。4交通运输方便。5具有适应地形，地貌，地址条件。高林县35KV变电站所址在XX市区东郊，临近公路，交通方便，地价相对较低是供地方用电的地区变电站，可建成中型规模变电站，通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择（达到电气设备能够充分合理的利用，既能保证设备容量要求有保证电气设备充分利用资源）、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，合理地将通信设施并入主控室，达到简单高效地监控和控制的目的，简化变电所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，降低投资的目的。在最后对所有的电气设备，电气主接线，电气的二次接线，电气设备保护装置等进行优化使整个设计方案能够达到安全、可靠、经济、环保地对用户供电的目的。18负荷计算的目的计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷重要性。19负荷分析计算19135KV侧负荷计算273405337520251755MW35远PK1K“17550910051586MW351NIPP09803MVA35QTGT1COS视在功率（供电容量）/1658/091557MVA35SCOS257035/71535AKUNGIN19210KV侧负荷计算10375201352765PMW远19839MVA134QPTGPTTGPTTG视在功率（供电容量）10324111COSSCOSCOSCOSGKKKPK28465MVA149103/58243/1010AKUNSIN193待设计变电站总容量S0354628571035MVAG（MW）P9第2章主变压器的确定21绕组数量的确定确定原则在具有二种电压的变电所中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上或低压侧虽无负荷，但在变电所内需设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。在本变电所中1534054/71/35SG662810因此，主变压器选为三绕组变压器。22主变压器台数的确定确定原则1对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。2对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。3对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的12级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。表21单台与两台主变压器相关参数比较比较单台变压器两台变压器供电安全比满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小灵活方便性灵活性差灵活性好技术指标扩建适用性稍差好经济指标电力变压器的综合投资跟两台变压器相比所需要的花费投资比较多由前设计任务书可知、正常运行时，变电站负荷由35KV系统供电，为提高负荷供电可靠性，并考虑到现今社会用户需要的供电可靠性的要求更高，应采用两台容量相同的变压器并联运行。23变压器容量和型号确定主变压器容量一般按变电所建成后510年规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。变电所主变压器的选择原则有以下几点1在变电所中，一般装设两台主变压器；终端或分支变电所，如只有一个电源进线，可只装设一台主变压器；对于220、550KV变电所，若技术和经济合理时，可装设34台主变压器。2对于330KV及以下的变电所，在设备运输不受条件限制时，均采用三相变压器。35KV变电所，应经技术经济论证后，确定是采用三相变压器，还是单相变压器组，以及是否设立备用的单相变压器。3装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的60以上，并应保证用户的一级和全部二级负荷的供电。4具有二种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但需装设无功补偿设备时，主变压器一般先用三绕组变压器。（1）与两种35KV及以上中性点直接接地系统连接的变压器，一般优先选用自耦变压器，当自耦变压器的第三绕组接有无功补偿设备时，应根据无功功率的潮流情况，校验公共绕组容量，以免在某种运行方式下，限制自耦变压器输出功率。（2）500KV变电所可选用自耦强迫油循环风冷式变压器。主变压器的阻抗电压即短路电压，应根据电网情况、断路器断流能力以及变压器结构选定。（3）对于深入负荷中心的变电所，为简化电压等级和避免重复容量，可采用双绕组变压器。确定1变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60，即60440356026421MVA/BS2综合考虑到两台容量之和必须大于、再分析经济问题，查表得所选择变压器容S量SB125MVA查35KV三相三绕组电力变压器技术数据表，选择变压器的型号为SZ1112500/35，其参数如下表22所示表22变压器技术参数24绕组连接方式的确定原则我国366KV系统特别是310KV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如果其单相接地电流大于一定数值时（310KV系统中接地电流大于30A，20KV及以上系统中的接地电流大于10A时），则应采取中性点经消弧线圈接地的运行方式；35KV采用Y连接，其应采用中性点经消弧线圈接地的运行方式、35KV以下电压变压器绕组都采用连接，一般采用中性点不接地的运行方式。根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为Y接线。阻抗电压（）型号额定容量高压侧电压（KV）低压侧电压（KV）高低空载电流（）SZ1112500/351250035225105808第3章主接线的选择31对电气主接线的基本要求电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。一个变电所的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。变电所主接线选择的主要原则有以下几点1供电可靠性如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。2灵活性其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。3操作方便、安全主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。4经济性即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。根据35220KV变电所设计规程规定第421条变电站主接线应根据变电站在电网中的地位，出线回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠性，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等需要。第422条当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。第423条35110KV线路超过两回时，宜采用扩大桥形，单母线或分段单母线的接线。3563KV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线，主变压器35110KV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线，采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。第424条当变电所装有两台主变压器时，610KV侧宜采用分段单母线，线路为12回及以上时，亦可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635KV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。第325条当需要限制变电所610KV线路的短路电流时，可采用以下措施1变压器分列运行；2采用高阻抗变压器；3在变压器回路中装电抗器。第326条接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关，对接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。3235KV侧主接线方式的选择表3135KV主接线方案比较表方案项目方案I单母线分段接线方案II双母线接线可靠性用分段QF进行分段，可以提高供电可靠性，对重要用户不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。通过两组母线QS的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电。双回路供电，可以顺序连接于不同母线上。灵活性具有足够的灵活性，易于扩建向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷的自由分配，能灵活地适应电力系统的各种运行方式经济性运行设备少，投资少，占地面积小投资多，设备多，费用大通过定性分析，进行技术比较，考虑负荷可靠性的要求,35KV应选用单母线分段接线。3310KV侧接线方式选择表3210KV主接线方案比较表方案项目方案I单母线分段带旁母方案II单母线分段可靠性由于使用了旁路母线，当检修断路器不会对用户停电。使用的SF6断路器使供电可靠性很高用分段QF进行分段，可以提高供电可靠性，对重要用户不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电灵活性接线相对复杂，调度灵活。具有足够的灵活性，易于扩建经济性占地面积较大，土建投资大，所用的隔离开关多，较单母分段投资较高运行设备少，投资少，占地面积小通过定性分析，进行技术比较，单母线分段接线既能满足负荷供电要求又能节省大量资金，是一种较理想的接线方式。第4章短路电流计算41短路计算的目的短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂、变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有2个，35KV母线短路（K1）点，10KV母线短路（K2点）。最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60，两相短路约占15,两相接地短路约占20，三相短路约占5。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟是有可能发生的，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称的短路的计算基础。42短路的种类电力系统在运行中，相与相之间或相与地（或中性线）之间发生非正常连接（即短路）时流过的电流。其值可远远大于额定电流，并取决于短路点距电源的电气距离。例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达额定电流的1015倍。大容量电力系统中，短路电流可达数万安。这会对电力系统的正常运行造成严重影响和后果。其次，强化维修管理，尽量减少人为因素，经常用仪表测量电线的绝缘程度。第三要选用合适的安全保护装置。当采用熔断器保护时，熔体的额定电流不应大于线路长期允许负载电流的25倍；电气线路上，由于种种原因相接或相碰，产生电流忽然增大的现象称短路。相线之间相碰叫相同短路；相线与地线、与接地导体或与大地直接相碰叫对地短路。在短路电流忽然增大时，其瞬间放热量很大，大大超过线路正常工作时的发热量，不仅能使绝缘烧毁，而且能使金属熔化，引起可燃物燃烧发生火灾。43电力系统中短路的类型单相短路和单相接地短路不完全一样，后者电阻大，危害较小。如果接地线是按要求（良好导线埋80厘米以下的深度）危害会大一些。三相的短路类型相线与相线、相线与零线、相线与地。接地肯定是短路。相线接地和工作接地不是一回事，工作接地时是零线接地，不属于短路。电气线路上，由于种种原因相接或相碰，产生电流忽然增大的现象称短路。相线之间相碰叫相同短路；相线与地线、与接地导体或与大地直接相碰叫对地短路。在短路电流忽然增大时，其瞬间放热量很大，大大超过线路正常工作时的发热量，不仅能使绝缘烧毁，而且能使金属熔化，引起可燃物燃烧发生火灾。造成短路的主要原因有1、线路老化，绝缘破坏而造成短路；2、电源过电压，造成绝缘击穿；3、小动物（如蛇、野兔、猫等）跨接在裸线上；4、人为的多种乱拉乱接造成；5、室外架空线的线路松弛，大风作用下碰撞；6、线路安装过低与各种运输物品或金属物品相碰造成短路。44短路的危险性电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算。短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚固，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使金属导体载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路时流过很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点的不同和持续时间的长短，其破坏作用可能局限于一个小部分，也可能影响整个系统。45短路计算451短路电流计算的方法对电力系统网络的短路电流,从50年代以来,我国电力部门曾长期采用从前苏联引进的一种运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数,逐个计算在不同阻抗条件下,某时刻T的短路电流,然后取所有这些短路电流的平均值,作为运行曲线在某时刻T和计算电抗情况下的短路电流值。运SX1算曲线包括两种方法,即同一变化法和个别变化法。452短路电流的计算条件计算条件为不考虑非旋转负载的运行数据和发电机励磁方式；忽略线路电容和非旋转负载的并联导纳；具有分接开关的变压器，其开关位置均视为在主分接位置；不计弧电阻；35KV及以上系统的最大短路电流计算时，等值电压源取标称电压的11（计算中额定电压的105PU），但不超过设备的最高运行电压。三相最大短路电流计算是主要的计算内容。计算中，各电网间、电网内的不同部门可能采用不同的计算条件。差别主要集中在变压器变比、节点电压的选取上。变压器变比有取10，有取实际运行变比的；节点电压可能取10，也可能取105。这两者的不同组合均有所采用，显然，这将影响短路电流的计算结果。453短路电流的计算方式1确定计算，画出计算简图（1）运行方式系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少以及它们之间的连接情况。根据计算目的确定系统运行方式，画出相应的计算电路图。（2）计算条件系统运行方式，短路地点、短路类型和短路后采取的措施。2画等值电路，计算参数；分别画各段线路点对应的等值电路。3分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。（1）、星角变换公式角星变换公式2312XXNNNXX3212122312NNN1323231233XXNNNXX2131（2）、等值电源归算（3）、同类型且至短路点的电气距离大致相等的电源可归并；（4）、至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并；（5）、直接连于短路点上的同类型发电机可归并。454各元件标幺值计算进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。计算电路图是一种简化了的电气单线图，点短路，如图411K图41点短路电路图1K对于型号为SZ1112500/35的主变压器，其容量比为3500/3500、电压比385225/105，空载损耗为410KW，空载电流为05，短路阻抗为60。负载损耗为2547KW，上图中，阻抗13LKM208LK3MAX80SMVA3MIN60SVA电压为55标么值一般又称为相对值，是一个无单位的值，通常采用带有号的下标以示区别，标么值乘以100，即可得到用同一基准值表示的百分值。在标么值计算中。首先要选定基准值。虽然基准值可以任意选取，但实际计算中往往要考虑计算的方便和所得到的标么值清晰可见，如选取基值功率为100MVA和短路点所在网路的平均额定电压为基准电压。尚须指出，在电路的计算中，各量基准值之间必须服从电路的欧姆定律和功率方程式，也就是说在三相电路中，电流、电压、阻抗、和功率这四个物理量的基准值之间应满足下列关系DS3DIU3DZI式中、功率、电压、电流、阻抗的基准值。DIZ1、取基准容量100MVA，基准电压37KV、105KVS1D2D则KA471538/03/1DUIKA02D2、变压器阻抗计算计算短路电流时，必须知道系统中各元件的电阻抗，一般只考虑同步电机、变压器、电抗器、架空线和电缆线的电抗。在实际计算中，架空线路和电缆线路每公里的电抗值，计算系统各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图。最大运行方式和最小运行方式下系统的阻抗和。1X2系统1在0S、02S、时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为当145时0378、05511X1I1I当150时0358、05412220358（1501445）046121I45103870541（1501445）044712594925046120I系统2向K1点提供的短路电流为145/0358405KAKI2/ID则流入K1点总的短路电流为504636597IKA0223814I5046136577IKA短路冲击电流291SHII系统1在0S、02S、时刻向K2点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为当305时0332、0322、1X1I1I当310时0327、0317、22203773067504915I02320171730675495II系统2向点提供的短路电流为KID3/X2355/05989197KAKI则流入K2点总的短路电流为25004991753IKA02380I254991753IKA短路冲击电流SHII分别计算K1、K2短路点在最大运行方式下的短路电流K1短路时，0215013403491201580213X3774100/（385）6913KA31146976MJIIKA184131706512651KA331252532186SHMIIKA310469J10913471357823KA3317SHII17JI/100/045621754MVA1SJ120580213XK2短路时，X3/X5056701231475/1475069021236451/08171347KA217085MIX205058610723KA322217961072MJIIKA184265503611320KA32551072734SHMIIKA329672MJKA12812853946604KA3211072SII21J/100/087511761MVASJ12083X由上可知道最大短路电流最大运行方式的K2短路时，2683278536KA32227916072MJIIKA184125758958KA32551072734SHMIIKA3291672MJKA1092056341265KA3221107SIIJ3、短路容量由于10KV母线采用分段进行，短路电流为1846KA，小于并列运行时的短路电流2261KA，所以无需加装电抗器来限制短路电流，如下表41表41计算参数表短路点名称短路电流I冲击电流CHI全电流CHI短路容量SD135KV母线627KA211KA1350KA39843MVAD210KV母线179KA5511KA3311KA35015MVA第5章电气设备选择51电气设备选择的原则511选择导体和电器的一般原则根据导体和电器选择技术规定SDGJ1486第112条规定1力求技术先进，安全适用，经济合理。2满足正常运行，检修，短路，过电压情况下的要求，并考虑远景发展。3应按当地环境条件校准。4选择的导体品种不宜过多。5应与整个工程建设标准协调一致。6选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。512选择导体和电气设备的技术条件在选择导体和电气设备都是按照正常条件选定，按照短路条件校验。1按照长期工作条件选择导体和电气设备选择技术规定第113条规定选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的持续工作电压，用公式表示如下ALMUS式中电器的最高工作电压，取115UNL电网的最高运行电压，取11UNSSM实际上当满足UNUNS时即可满足上述要求。导体和电气设备选择技术规定第114条规定选用的导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压开关断路器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的持续工作电流的要求。用公式表示为在选择导体时IMAXALI在选择电器时INIMAX式中导体的长期允许电流ALIIN导体的额定电流在各种合理运行方式下最大持续工作电流MAXI在断路器、隔离开关、空气自然冷却限流电抗器等电器各部分的最大允许发热温度不超过交流高压电器在长期工作时的发热GB76374所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于40（但不高于60）时，环境温度每增高1，减少额定电流18；但使用在环境温度低于40时，环境温度每降低1，增加额定电流05，但其最大过负荷不得超过额定电流的20。2按照经济电流密度选择导体按照经济电流密度选择导体截面可使得年计算费用最低。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数，将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密MAXT度J，导体的经济截面S/J。I上式中正常工作时的最大持续电流。MAXI根据导体和电器选择技术规程第216条规定，除配电装置的汇流母线以外较长导体的截面应按照经济电流密度来选择，选择后应按照长期发热来校验。根据导体和电器选择技术规程第231条规定20KV及以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体，在40008000A时，宜选用槽形导体。35KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜用铝合金管形导体，也可选用软导体，如钢芯铝铰线，组合导线等。513电气设备的型式选择导体和电器选择技术规程第213条规定载流导体宜采用铝质材料。下列场所可选用铜质材料的硬导体1持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿套管有困难的。2污秽对铜腐蚀轻微，而对铝有严重腐蚀的场所。1断路器按照电力工程设计手册P237高压断路器选择规定断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定选择断路器。（2）隔离开关根据发电厂电气部分附表7选择隔离开关。（3）电压互感器依据电力工程设计手册对电压互感器配置的规定1电压互感器的配置与数量和配置，主接线方式有关，并应满足测量，保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。26220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。3当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。根据技术规定SDGJ1486第1001条电压互感器应按下列技术条件选择和校验1回路电压2二次电压3二次负荷4准确度等级5继电保护及测量的要求第1003条电压互感器的型式应按下列使用条件选择1320KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。235KV配电装置宜采用电磁式电压互感器。第1007条用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。52高压开关柜的选择高压开关柜主要分固定式和手车式两种；就结构而言又分开启式、半封闭式、封闭式；就使用环境而言又有户内、户外之分；就操作方式而言有电磁操作机构、弹簧操作机构和手动操作机构。高压开关柜的“五防”1、高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小车断路器无法进入工作位置。（防止带负荷合闸）2、高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合闸。（防止带接地线合闸）3、高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用接地刀上的机械与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）4、高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无法投入。（防止带电挂接地线）5、高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退出小车断路器的工作位置。（防止带负荷拉刀闸）521开关柜的配置和选择选用高压开关柜，要根据使用环境决定选用户内型还是户外型，根据开关柜数量的多少和对可靠性要求，确定使用固定式还是手车式开关柜。固定式开关柜价格便宜些，但灵活性不如手车式。对可靠性要求不过高，开关柜台数又较少的变电所，尽量选用固定式开关柜以降低投资。要结合高接线设计确定开关柜的一次方案，开关柜的一次方案可查阅相关电气手册。结合控制、计量、保护、信号等方面的要求，选择或自行设计二次接线。选定开关柜之后柜中主要部件要按使用条件海拔高度、环境温度、相对温度、日照、风速、日温差等等及短路情况进行校验。选定操作机构时，要结合变电所操作电源情况而定。有直流操作电源硅整流、蓄电池等处尽量采用电磁操作机构。小型变电所采用手动操作机构比较简便，但开关柜的断流量要减弱很多。52235KV侧开关柜的选择一般情况下，35KV的高压开关柜是不作整体耐压试验的，而要求对内部的元件进行单独试验；开关柜应满足GB39061991“335KV交流金属封闭开关设备“标准的有关要求，由柜体和断路器二大部分组成，开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。柜体由壳体、电器元件包括绝缘件、各种机构、二次端子及连线等组成。柜体的材料1冷扎钢板或角钢用于焊接柜2敷铝锌钢板或镀锌钢板用于组装柜3不锈钢板不导磁性4铝板不导磁性52310KV侧开关柜的选择通过10KV侧开关柜的技术要求及其在实际应用中的选择，选用JYN口610防“火烧连营“防污闪型开关柜。1经调研收集了技术资料国际两部技术文件与引进同类型产品的说明书，对其材质、设备结构进行筛选，取长补短，采用复合式绝缘结构、优化组合。特别吸取水电站尾水渠旁湿度特别大，由SN310/3000型少油断路器组装的11KV户外开启式开关柜，运行30多年成功经验，而设计了具有在过电压的情况下，对有时产生电晕、闪络放电及绝缘表面放电，能及时恢复并不会影响其它设备水平的开关柜。2从防凝露与防污闪角度出发，套管爬距，相间与对地距离都参照户外的尺寸，对户内的设备防污闪更为有利。3开关柜宽必须由840MM改为1000MM，用到火电厂6KV厂用配电系统上。可将降压运行的绝缘余度利用上，再按户外6KV安全距离推算为115MM，可保留840MM的柜宽。4对我国30万KW以上机组，引进真空断路器的柜宽800MM，安全距离为100MM，其手车柜保持原封不动，安装在国产840MM、电气间隔125MM柜内。5开关柜采用最新设计的组合式母线瓷穿墙套管，母线还不增加接头改造旧设备可利用原有母线，与全塑固体绝缘包覆铠装柜降低造价；真空断路器柜15、少油断路器柜25。66KV手车柜隔板相间处开口后，再用黄铜焊平的降温措施改造旧设备经验。7母线室增加入风管逆止阀，降低其运行温度，锦州开关厂已发现母线温度偏高，必须增加母线截面。8设计方案完全具备设计院选型选厂的规定如在相应工程或相似条件有12台设备运行并超过两年，已证明产品的安全可靠。通过引进国外先进的电力技术和设备，提高了中国电力工业的技术装备水平。通过消化吸收、攻关创新，加大了先进电力生产设备的国产化力度。建议采用10KV开关柜全工况技术攻关的成果上，再吸取金属铠装中置式手车柜结构与我国制造运行50年经验，争取设计与制造出超过引进技术性能的全工况开关柜。53高压断路器的选择531高压断路器的配置与选择1高压断路器的配置135KV、10KV侧的变压器至每一条母线均分别安装一台断路器；母线分段也各安装一台断路器。235KV、10KV侧每条出线均安装一台断路器。2高压断路器按下列条件进行选择和校验（1）选择高压断路器的类型，按目前我国能源部要求断路器的生产要逐步走向无油化，因此6220KV要选用SF6断路器。（2）根据安装地点选择户外式或户内式。（3）断路器的额定电压不小于装设电所所在电网的额定电压。（4）断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。（5）校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂态短路电流进行选择。（6）按短路关合电流选择，应满足条件是断路器额定关合电流不少于短路冲击电流，一般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。SHI（7）动稳定校验应满足的条件是短路冲击电流应小于断路器的动稳定电流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。（8）热稳定校验应满足的条件是短路的热效应小于断路器在TK时间内的允许热效应。（9）根据对断路器操作控制要求、选择与断路器配用的操作机构。53235KV侧断路器的选择1该回路为35KV电压等级，故选用ZN85405系列漏电断路器2断路器安装在户外，故选用户外式断路器3回路电压35KV，因此选用额定电压35KV的断路器，且其额定电流大于通EU过断路器的最大持续电流10325974（A）MAXI53817204为方便运行管理及维护选同一型号产品，初选ZN85405断路器其参数如下表51表51LW835断路器主要技术参数极限通过电流型号额定电压KV额定电流A最大工作电压KV额定开断电流KA极限开断电流额定断流容量有效值峰值4S热稳定电流KA固有分闸时间SZN854053516004052525160036663250065对所选的断路器进行校验（1）断流能力的校验流过断路器的短路电流67581072783KA。所选断路器的额定开断电流KII25KA，即断路器的断流能力满足要求。KI（2）动稳定校验所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值60KA,流过断路器的冲击电流CI1377KA，则动稳定满足要求。SHI（3）热稳定校验设后备保护动作时间17S，所选断路器的固有分闸时间006S，选择熄弧时间T002S。则短路持续时间。以前述方法算得4634196908264KA2SXQ因为短路持续时间1S，非周期分量忽略不计，即908264KA2SXKQ允许热效应24742430KA2S所以热稳定满足要求。TRI2从以上校验可知断路器满足使用要求，故确定选用断路器型号为ZN85405。53310KV侧断路器的选择1该回路为10KV电压等级，故可